莱氏菌（Lysobacter enzymogenes）分离株 LEC 次生代谢产物：植物病原菌生物防治的新希望

《Journal of Plant Pathology》：Secondary metabolites from Lysobacter enzymogenes isolate LEC possess suppressive activity against microbial plant pathogens in vitro and in planta

为解决化学合成农药减少、有机农业面积增加背景下作物保护的问题，研究人员开展了对莱氏菌（Lysobacter enzymogenes）分离株 LEC 次生代谢产物的研究。结果表明，多环四酰胺大环内酯（PoTeMs）是 LEC 生物防治活性的关键，证实其作为生物防治剂的潜力，为作物保护提供新方向。

　　在农业的大舞台上，植物病害一直是困扰着农作物生长、威胁粮食安全的 “大反派”。由植物致病真菌和卵菌引发的病害，不仅让大量农作物减产，还可能产生毒素危害人类和牲畜的健康。在欧盟，随着被批准使用的化学合成农药数量不断减少，有机农业的种植面积却在持续增加，这使得寻找可持续的作物保护方案变得迫在眉睫。微生物生物防治剂（mBCAs）作为一种更环保的选择，受到了越来越多的关注，然而现有的基于微生物的植物保护产品所能应对的植物病害种类和作物范围还比较有限。

莱氏菌属（Lysobacter）的一些菌种，如 L. antibioticus、L. capsici 和 L. enzymogenes，因其对多种植物病原菌有抑制作用，成为了 mBCAs 的潜在候选者。此前研究发现，L. enzymogenes 分离株 LEC 在植物保护方面表现出色，能有效抑制多种病原菌。但对于其发挥生物防治作用的具体代谢产物，人们还知之甚少。为了深入了解这一机制，来自德国 Julius Kühn Institute - Federal Research Centre for Cultivated Plants 等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Plant Pathology》上，为作物保护领域带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法来揭开 LEC 生物防治活性的神秘面纱。首先，通过实验室发酵培养获得 LEC 的发酵液，然后利用高效液相色谱（HPLC）对发酵液粗提物进行分离，得到不同的单一馏分和合并组。接着，使用高效液相色谱 - 电喷雾电离质谱（HPLC-ESI-MS）分析这些馏分中的代谢产物。同时，通过体外试验（包括琼脂扩散试验和微孔板试验）和体内试验（在黄瓜植株上进行气候室试验），检测各馏分对不同病原菌的抑制活性 。

研究结果主要包括以下几个方面：

• HPLC 分离结果：发酵液粗提物经 HPLC 分离后，在 2 - 4 分钟出现小且重叠的峰，9 - 11 分钟出现大峰，11 - 12 分钟出现小峰。据此将洗脱液分为单一馏分 2 - 130 和合并组 I - V。
• 单一馏分的体外抗菌活性：单一馏分对大肠杆菌（Escherichia coli）无抑制作用。巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）被 50 - 91 号单一馏分抑制，禾谷镰刀菌（Fusarium culmorum）被 75 - 84 号单一馏分抑制，终极腐霉（Pythium ultimum）被 76 - 78 号单一馏分抑制。
• 合并组对致病疫霉（Phytophthora infestans）的体外活性：除化学参考产品 Revus 外，只有最高浓度（相当于 10% LEC 发酵液）的合并组 IV 对致病疫霉的菌丝生长有显著抑制作用。
• 合并组对黄瓜霜霉病菌（Pseudoperonospora cubensis）的体内活性：在黄瓜植株上的试验中，浓度相当于 20% LEC 发酵液的合并组 IV 和五个合并组的组合，对黄瓜霜霉病菌的抑制活性与化学参考产品 Cuprozin progress 相当。合并组 IV 浓度为 3 - 20% 时，剂量 - 反应关系呈正相关，1% 浓度时仍有显著抑制效果，但低于高浓度和铜制剂处理。
• 质谱分析结果：通过 HPLC - ESI - MS 分析，鉴定出多种化合物。如 m/z 774.91（z = 2）、m/z 781.91（z = 2）、m/z 788.92（z = 2）等前体离子对应 Lysobacter 特异性 WAP 复合物的环状脂肽；m/z 511.28（z = 1）和 m/z 513.30（z = 1）的前体离子推测属于多环四酰胺大环内酯（PoTeMs），包括 alteramide A、alteramide B、xanthobaccin A、lysobacteramide B、maltophilin 和 dihydromaltophilin/HSAF 等。

研究结论和讨论部分指出，试验中观察到的抑制活性与质谱分析中发现的代谢产物相匹配。PoTeMs 是 LEC 生物防治活性的关键成分，其对终极腐霉和禾谷镰刀菌的抑制作用显著。虽然热稳定抗真菌因子（HSAF）是 L. enzymogenes 中重要的抗真菌成分，但合并组 IV 的活性并非仅由 HSAF 决定，可能是多种抗真菌化合物共同作用的结果。此外，基于 Lysobacter 的生物防治制剂若采用含有细胞和代谢产物的粗发酵液，可能会更高效，因为其具有多种作用方式，还能降低病原菌产生抗性的风险。总的来说，L. enzymogenes 分离株 LEC 是开发商业生物防治产品的合适候选者，但在进一步的产品开发中，还应考虑其产生水解酶等其他未被探索的作用方式。这项研究为作物保护提供了新的理论依据和潜在的生物防治策略，对推动农业可持续发展具有重要意义。